國內首次實現晶圓級亞百奈米ST-MRAM儲存器件製備

近日中科院微電子所積體電路先導工藝研發中心在STT-MRAM器件與整合技術研究領域取得了階段性進展。

 
什麼是STT-MRAM？
STT代表旋轉傳遞扭矩。在STT-MRAM器件中，電子的自旋使用自旋極化電流翻轉。這種效果是在磁性隧道結（MTJ）或自旋閥中實現的， 裝置使用STT隧道結（STT-MTJ）。透過使電流流過薄磁性層來產生自旋極化電流。然後該電流被引導到一個較薄的磁性層中，該磁性層將角動量傳遞到改變其自旋的薄層中。
 

 
中科院微電子聯合北京航空航天大學趙巍勝教授團隊以及江蘇魯汶儀器有限公司，基於8英寸CMOS先導工藝研發線，自主研發原子層級磁性薄膜沉積、深紫外曝光、原子層級隧道結刻蝕以及金屬互連等關鍵工藝模組，在國內首次實現了晶圓級亞百奈米STT-MRAM非易失性儲存器件製備，為新型定製化STT-MRAM非易失性儲存器的研製奠定了基礎。

針對STT-MRAM儲存器整合工藝中磁性薄膜沉積和刻蝕技術兩大關鍵工藝模組研發了原子層級磁性薄膜沉積工藝並創新性地提出基於SiNx的類側牆轉移隧道結刻蝕方法，有效抑制了刻蝕過程中反濺金屬沉積導致的MgO側壁短路問題。

此外採用Ta/Ru/Ta的複合硬掩模結構，不僅有效改善了隧道結的刻蝕陡直度，還結合Trimming工藝將隧道結尺寸減小至100nm以下，一定程度上解決了漏磁場干擾問題。據瞭解目前組已全線打通8英寸晶圓級STT-MRAM整合工藝，實現了晶圓級STT-MRAM的儲存器件製備。